Zangen Zur Messung Von Wechselstrom Und Gleichstrom (Ac/Dc); Flexible Zangen (Biegsam) - Sonel PQM-702 Bedienungsanleitung

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5.1.2 Zangen zur Messung von Wechselstrom und Gleichstrom (AC/DC)

In manchen Situationen ist es nötig, die konstante Komponente des Stromes zu messen. Zu
diesem Zweck müssen Zangen mit einem anderen Wirkprinzip, als ein traditioneller Stromwandler
verwendet werden. Solche Zangen verwenden das physikalisches Phänomen namens Hall-Effekt
und beinhalten in ihrer Konstruktion einen Hall-Sensor (sog. Hallotron). Kurz gesagt, besteht die-
ser Effekt auf dem Auftreten einer elektrischen Spannung an den Wänden der Leitung, durch die
der Strom fließt und der sich zusätzlich im Magnetfeld mit Querrichtung zum Induktionsvektor des
Feldes befindet.
Stromzangen, die dieses Phänomen verwenden, können sowohl die Wechselstromkompo-
nente des Stromes und die konstante Komponente messen. Der Leiter mit Strom in den Zangen
erzeugt ein Magnetfeld, das in dem Eisenkern konzentriert ist. Im Spalt dieses Kerns, dort, wo
sich die Zangenbacken verbinden, befindet sich ein Halbleiter-Hall-Sensor und die Ausgangs-
spannung dieses Sensors wird durch das batterieversorgte elektronische System verstärkt.
Die Zangen dieser Art haben meistens einen Nullstromregler. Um den Nullstrom einzustellen
müssen die Zangenbacken geschlossen werden (ohne einen Leiter zwischen ihnen) und das Ein-
stellrad bis zum Erhalten eines Nullwerts für die Gleichstromanzeige drehen.
Derzeit werden von S.A. die Zangen C-5 mit einem Nennbereich von 1000 A AC / 1400 A DC
angeboten. Diese Zangen haben einen Spannungsausgang und für einen Nennstrom von 1000 A
beträgt die Spannung 1 V (1 mV/A).

5.1.3 Flexible Zangen (biegsam)

Flexible Zangen (eng. Flexible Current Probes) haben eine vollkommen andere Funktionswei-
se, als ein Stromwandler. Ihr wichtigstes Teil ist die sog. Rogowski-Spule, die nach dem deut-
schen Physiker Walter Rogowski benannt wurde. Diese Spule ist eine Luftspule, die um einen
Leiter mit Strom gewickelt ist. Der spezielle Aufbau der Spule erlaubt die Ausführung beider En-
den an einer Seite, was so einen einfachen Anschluss der Zangen an den Leiter ermöglicht (das
rückkehrende Endstück wurde auf der ganzen Länge in der Spule platziert). Der Strom der durch
den gemessenen Leiter fließt, erzeugt zentrische Linien des Magnetfelds, die das Phänomen der
eigenen Induktion nutzen, u die elektromotorische Kraft an den Enden der Spule zu induzieren.
Jedoch ist die Spannung proportional zur Geschwindigkeit des Stromwechsels im Leiter und nicht
zum Strom.
Abb. 30. Rogowski-Spule
Die Rogowski-Spule hat einige unbestreitbare Vortei-
le gegenüber Stromtransformatoren. Weil Sie keinen
Kern hat, unterliegt sie nicht dem Phänomen der Sätti-
gung; deshalb eignet sie sich hervorragend zur Messung
von Strom mit einem hohen Wert. Eine solche Spule hat
auch eine hervorragende Linearität und hohe Bandbreite,
viel größer als bei Stromtransformatoren, und im Ver-
gleich mit ihnen ist sie auch viel leichter.
Jedoch bis vor kurzem hatten flexible Zangen
Schwierigkeiten mit der Verbreitung im Bereich der
Strommessung. Tatsächlich gibt es einige Faktoren, die
die praktische Umsetzung des Messsystems mit Ro-
gowski-Spulen behindern. Einer von ihnen ist die sehr
niedrige Spannung, die an den Zangen induziert wird (sie
ist von den geometrischen Abmessungen der Spule ab-
hängig). Beispielsweise beträgt die Ausgangsspannung
der flexiblen Zangen der Serie F (zum Gebrauch mit dem
Analysator) für eine Frequenz von 50 Hz ca. 45 µV/A.
Solche niedrigen Spannungswerte verlangen die Ver-
wendung von präzisen Verstärkern mit niedrigem Rau-
schen, die die Kosten selbstverständlich steigern.
Weil die Ausgangsspannung proportional zur Ablei-
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